navbar.frm 20190426 /navigation.nav
Volgende bijeenkomst 21 november . . Ronde elke zondag 11:00 uur 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde . . Volgende bijeenkomst 21 november . .
W

Record magneetveld

Supergeleidende binnenspoel
Supergeleidende binnenspoel

Het hoogste continue magnetische veld ooit gemaakt in een laboratorium is bereikt door natuurkundigen in de VS. Eem magneetveld van 45,5 Tesla werd gemaakt met behulp van HTS, hoge temperatuur, supergeleiders. Om dat even in perspectief te plaatsen, de enorme industriele hefmagneten gebruiken een magneetveld van ongeveer 2 Tesla.

De magneet genaamd 'Little Big Coil' , werd gemaakt door Seungyong Hahn en collega's van het National High Magnetic Field Laboratory in Tallahassee, Florida. Ze gebruikten een spoel gemaakt van een relatief nieuw type hoge temperatuur supergeleider genaamd barium koperoxide (REBCO), een zeldzame aarde, waardoor ze een zeer compact apparaat konden maken.

Sterke magnetische velden worden op veel gebieden gebruikt, zoals in de geneeskunde (MRI, magnetische resonantie beeldvorming), de farmacie en chemie (NMR, nucleaire magnetische resonantie), deeltjesversnellers (zoals bij de Large Hadron Collider bij CERN ) en fusie-experimenten (bijvoorbeeld bij ITER,de Internationale Thermonucleaire Experimentele Reactor), en voor andere wetenschappelijke en industriele toepassingen.
Supergeleidende magneten worden veel gebruikt vanwege hun lage vermogens vereisten.

Gedurende bijna twee decennia was 45 tesla (450 kGauss), het hoogst bereikte stationair (DC) magnetisch veld.
Een dergelijk veld maak je door binnen een 'gewone' 33,6 Tesla magneet een 11,4 supergeleidende magneet te monteren. Zo tellen, op de 'hartlijn', de beide magneetvelden bij elkaar op.
Hoewel de supergeleidende magneet zelf geen vermogen opneemt vraagt de 'mooeder magneet' wel 31 MWatt aan vermogen. Daarbij valt het voor de koeling van de supergeleidende magneet benodigde vermogen in het niet.

Voor het nieuwe record is geen gewone, Niobium of Niobium-Tin, supergeleidende spoel gebruikt, maar een spoel die gewikkeld is van HTS, Hoge Temperatuur Supergeleider, band.

Terwijl de gebruikelijke supergeleiders gekoeld moeten worden met vloeibaar helium tot vlak boven het absolute 0-punt, minus 273 graden Celsius, zijn HTS materialen al supergeleidend bij temperaturen van minus 135 graden Celsius.
Beneden die zogenaamde kritische temperatuur zijn die materialen weerstandloos. Echter worden ze in een magneetveld geplaatst - bijvoorbeeld het eigen opgewekte veld dan daalt de kritische temperatuur en zouden ze dus weer gewoon geleidend worden.

Voor het record experiment werd de binnenspoel gemaakt van renium-barium-koperoxide, een keramisch HTS materiaal. Om op deze hoge magnetische veldsterkte toch supergeleidend te blijven moest de spoel wel met vloeibaar helium op cryogene temperatuur, lager dan 4,2 K, gehouden worden.

De spoel bestond uit 12 pancakes, platte spoelen, elk met 225 windingen van 4 mm breed, 40 micro dun, tape, de dikte van een strip op een printplaat, waardoor 250 ampere werd gestuurd.

De spoel quenchte op het toppunt van het magneetveld en is daarna gedemonteerd. Verder onderzoek naar de oorzaak van dit plotseling uit supergeleiding vallen, moet een bijdrage leveren aan de zoektocht naar HTS materialen die supergeleidend zijn rond kamertemperatuur.
- Quenchen betekent dat de spoel plotseling gewoon geleidend wordt, waardoor de stroom in die grote weerstand plotseling zeer veel energie stopt, hetgeen vaak een explosie veroorzaak. Anti-quench maatregelen zijn daarom zeer belangrijke ontwerp parameters voor supergeleidende magneten.

(Nature 2019/06/25 )

Referenties, meer informatie:
Nature 45.5-tesla direct-current magnetic field
Toon plaatjes?
Redactie: pa0phb @ veron.nl
©    Linux powered